Sesión 1: Fundamentos de los sistemas fotovoltaicos, Universidad Politecnica Valencia

ERSIDA OLL NIVER NICA VALENCIA

SESIÓN 1 Profesor: Carlos Vargas Salgado MASTER UNIVERSITARIO EN TECNOLOGÍA ENERGÉTICA PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLEÍNDICE

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA

DIE UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA

Introducción a los Sistemas Fotovoltaicos

1. Introducción
   • Esquemas Habituales de Sistemas Fotovoltaicos - clasificación
   • Geometría Solar
2. Componentes De Los Sistemas Fotovoltaicos
3. Sistemas De Almacenamiento Para Instalaciones Fotovoltaicas
4. Diseño
5. Herramientas Utilizadas Para Obtener El Recurso Solar, Realizar El Diseño, El Balance Energético Y El Análisis Económico De La Instalación
6. Viabilidad Económica, Aspectos Ambientales, Legislación y Legalización De Instalaciones Solares Fotovoltaicas

2ENERGÍA SOLAR PV- VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas y Desventajas de la Energía Solar PV

DIE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA NOT UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA

Ventajas de los Paneles PV en España

Ventajas

• En España hay un potencial importante para generar energía a partir de paneles PV (0,5 - 1 kWh/m2 día, depende de la eficiencia del panel, ubicación, sombras, etc.).
• Precios de las instalaciones cada vez más competitivos, siendo en muchos casos la energía PV generada más barata que la de la red de suministro.
• El combustible primario no se paga (el sol).
• Tecnología probada y que ha madurado en los últimos años.

Desventajas de la Energía Solar PV

Desventajas

• Potencial de generación mayor que la demanda en verano y posible curtailment.
• La energía producida depende de la disponibilidad de luz solar.
• Ya que la demanda y la producción no coinciden se requiere un sistema de almacenamiento o back up (baterías o red)
• Requiere mucho espacio físico (1 m2 para 100 - 200 Wp depende de la eficiencia del panel) y que no haya sombras.

3California's duck curve is getting deeper CAISO lowest net load day each spring (March-May, 2015-2023), gigawatts 25 20 15 12015 2016 10 2017 5 2023 2021 0 12 AM 2 AM 4 AM 6 AM 8 AM 10 AM 12 PM 2PM 4 PM 6PM 8 PM 10 PM Solar Power Duck Curve As more solar power is introduced into our grids, operators are dealing with a new problem that can be visualized as the "duck curve." Electricity Demand in California* 9AM 12PM 3PM Solar production wanes as the sun sets, just as demand for energy peaks. Utility companies have to ramp up production to compensate for this gap, often over- stressing the grid. 26,000 24,000 2019 22,000 20,000 2020 18,000 Peak solar production occurs around midday, when electricity demand is on the lower end. As a result, energy production is higher than it needs to be-potentially damaging the grid- and net demand falls. 2022 The duck curve gets more pronounced each year, as more solar capacity is added and net demand dips lower and lower at midday. 2021 16,000 SOLUTIONS? BETTER STORAGE POWERING ALTERNATIVES OTHER RENEWABLES With more countries starting to rely on solar power, there are many potential solutions for the duck curve being explored and implemented: Overproduction of solar power during the day can be utilized by improving batteries and grid storage capacity. Extra solar power can go towards powering energy generation at night, such as pumping water for hydroelectricity or overheating a material to dissipate energy later. Unlike solar energy, sources like wind, nuclear, hydro- electric, and geothermal can operate continuously and fill in the demand gap. Curtailment

Curtailment y Curva del Pato

Definición de Curtailment

• Es una reducción forzada de su producción debido al exceso de generación renovable o precios bajos de la electricidad.
• Los proyectos fotovoltaicos en España enfrentan cada vez más el curtailment. « no se necesita más energía ( cortan el grifo reducen € electricidad.
• Red Eléctrica de España (REE) puede ordenar la paralización total o parcial de una planta, incluso si está operativa. Esto provoca la pérdida de ingresos al no poder vender electricidad durante el periodo de restricción.

Concepto de Curva del Pato

Curva del pato

• Forma que toma la demanda durante el transcurso de un día.
• Recibe su nombre debido a su forma, que se asemeja a un pato.
• Muestra una caída de la demanda del sistema durante el día, debido al autoconsumo y la generación solar a las horas de sol.
• Por la noche y la generación solar disminuye, la demanda de aumenta rápidamente, creando un pico en la curva del pato.

VIPI . Los operadores del sistema eléctrico, deben equilibrar la oferta y la demanda en tiempo real para garantizar la estabilidad del sistema. . Praa resolver el problema se tendrían que implementan estrategias como el almacenamiento de energía, la flexibilización de la demanda y la diversificación de fuentes renovables. 4 Curtailment y Curva del pato RICA AT CA IA E 0 6PM Megawatt 28,000 Solar production ramps up with the sunrise, bringing net demand-total demand minus wind and solar production-down. 2019 2020 eiaDIE

PANELES SOLARES PV EVOLUCIÓN DE LOS PRECIOS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA

Evolución de Precios y Potencia Instalada

.

Costes de Instalación y Generación de Sistemas PV

Coste instalación sistema PV: · Panel PV = 0,8 - 0,18 €/Wp (2024, ESP) · Toda la instalación 400- 2000 €/KW Coste generación kWh: ( LCOE) durante su vida Útil · Instalaciones domésticas 6-15 c€/ kWh · Instalaciones en suelo 3-8 c€/kWh · Valores inferiores a otras fuentes de generación como centrales nucleares, de carbón o petróleo. · Según Agencia Internacional de la Energía, la paridad con la red se alcanzó en 2013 en diferentes zonas de Alemania, España, Italia, Australia o California. · El coste principal de una instalación PV ya no es solo el de los paneles, la estructura y los costes de instalación ahora tienen un peso importante en los costes totales. Fuentes: C. Breyer and A. Gerlach., Prog. in Phot .: Res. and App., 21(1):121-136, 2013 y Navigant Consulting. 5 LENG Nivel mundial 6DIE

ESQUEMAS HABITUALES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA VALENCIA UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA CLASIFICACIÓN 9ÍNDICE

Introducción y Componentes de Sistemas Fotovoltaicos

DIE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA VALENCIA UNIVERSITAT POLITECNICA DE VALENCIA

Esquemas y Geometría Solar

1. Introducción
   • Esquemas Habituales de Sistemas Fotovoltaicos - clasificación
   • Geometría Solar
2. Componentes De Los Sistemas Fotovoltaicos
3. Sistemas De Almacenamiento Para Instalaciones Fotovoltaicas
4. Diseño
5. Herramientas Utilizadas Para Obtener El Recurso Solar, Realizar El Diseño, El Balance Energético Y El Análisis Económico De La Instalación
6. Viabilidad Económica, Aspectos Ambientales, Legislación y Legalización De Instalaciones Solares Fotovoltaicas

10Clasificación de los sistemas solares fotovoltaicos

Clasificación de los Sistemas Solares Fotovoltaicos

Esta presentación aborda la clasificación de los sistemas solares diferentes criterios, proporcionando una visión general de los distintos tipos de sistemas existentes.Clasificación según el tamaño

Clasificación por Escala

Pequeña escala · casa Mediana escala · balsa · cubierta Gran escalaClasificación de los sistemas PV según el tamaño

Sistemas Fotovoltaicos de Pequeña Escala

1. Pequeña escala · Sistemas fotovoltaicos residenciales (hasta 10 kW) · Instalados en viviendas unifamiliares o edificios residenciales. . Generalmente conectados a la red con o sin almacenamiento. · Suelen utilizarse para autoconsumo con excedentes vertidos a la red. · Sistemas fotovoltaicos comerciales y de pequeña industria (10 KW - 100 KW) · Instalados en edificios comerciales, oficinas y pequeñas industrias. · Pueden incluir baterías para optimizar el autoconsumo y reducir la dependencia de la red.Clasificación según el tamaño

Sistemas Fotovoltaicos de Mediana Escala

2. Mediana escala · Sistemas fotovoltaicos industriales y comerciales a gran escala (100 KW - 1 MW) · Instalaciones sobre cubiertas de fábricas, centros comerciales o almacenes logísticos. · Se instalan para reducir costes energéticos en empresas. · Pueden enviar excedentes a la red o utilizar sistemas de almacenamiento. > autoconsumo sin excedentes. · Plantas fotovoltaicas (1 MW - 10 MW) · Instalaciones en suelo o en cubiertas de grandes superficies industriales. · Pueden estar conectadas a la red o diseñadas para autoconsumo de grandes consumidores.Clasificación según el tamaño

Sistemas Fotovoltaicos de Gran Escala

3. Gran escala · Parques solares a gran escala (más de 10 MW) · Instalaciones en suelo que generan electricidad para su venta a la red. · Utilizadas por empresas energéticas y gobiernos. · Pueden incluir seguidores solares para mejorar la eficiencia. equivalente a una central clear. · Plantas solares de escala utility (50 MW - 1 GW o más) · Proyectos de gran envergadura para generación masiva de electricidad. · Normalmente forman parte de estrategias nacionales de energía renovable. · Pueden integrarse con almacenamiento a gran escala o sistemas híbridos con otras energías renovables.Algunas plantas utility en España

Plantas Solares Utility en España

Ejemplos de Plantas Fotovoltaicas

Detalles de Plantas Específicas

Planta Fotovoltaica Núñez de Balboa · Badajoz FV Nunes de Balboa FV Nuñez de Balboa instalaciones cobra JEV Nuñez de Balboa . Central solar 2Volcan fotovoltaica Mula Barqueros · Sevilla Central Solar Fotovoltaica Mula · Mérida Arroyo de Botoz Barqueros ST NUÑEZ DE BALBOAClasificación Según el según su conexión y operación

Clasificación de Sistemas Fotovoltaicos por Conexión y Operación

Sistemas Conectados a la Red (On-Grid)

operación Conectados a la red (On-Grid) La vivienda Utility Grid-tied solar system Solar panels Electric loads Grid Solar inverter SolarReviews ¿podría trabajar en isla? No, solo funciona conectado a red, no funciona sin electricidad en casa. tendría que buscar aislado o híbrido.

Sistemas Aislados (Off-Grid)

Aislados (Off-Grid) · baterías · híbrido con eólica Aerogenerador Inversor Solar Sunny boy Resistencias de Frenado Monitorización Web box Regulador EdlCO Inversor eólico Windi boy Gestor de microred Sunny island Interruptor de Frenado Generador Eléctrico Baterias

Sistemas Híbridos

Híbridos > conectado a red y aislado GOING IT ALONE With enough renewable technologies you will only need the grid to help pay your bills ******* Electricity ******* Water ....... Heat ******* Waste ·SOLAR PANEL Hot water ylinder SOLAR THERMAL COLLECTOR CONTROL BOX ELECTRICITY GRID ELECTROLYSIS OF WATER .HYDROGEN PRODUCTION Water use appliances (bathroom/kitchen) Rainwater recycling Fuel cell HYDRO TURBINE lectric appliances Inverter Drinking water Batteries Water from river Water filter Rainwater recyLing Water back to tiver Water pump GROUND SOURCE HEAT PUMP Water tank Water from spring, tream er river Hot wangrat accumulater stove foilet waste to septic tank of lor composting Hydrogen Central heating WIND TURBINE Paneles Solares